紫牡丹烏龍茶香氣成分的SPME/HS-GC-MS分析

（運城職業(yè)技術(shù)學(xué)院健康學(xué)院，山西運城044000）

紫牡丹烏龍茶（the purple peony oolong tea，Camellia sinensis），曾名紫觀音，屬無性系中葉類山茶屬灌木型茶葉品種，由福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所于1981～1999年從鐵觀音的自然雜交后代中采用單株育種法育成[1]。植株較高大，樹姿半開張，葉片呈水平狀著生。葉形橢圓，葉色深綠，具光澤，葉緣微波，葉身平，葉尖漸尖，葉齒稍鈍淺稀，葉質(zhì)較厚脆。芽葉紫紅色，茸毛少。其芽葉生育力強，持嫩性好。

紫牡丹畝產(chǎn)量較高，比傳統(tǒng)的水仙、肉桂等名叢增產(chǎn)顯著。紫牡丹種植成活率高，抗逆性（抗寒、抗旱）強，適應(yīng)性廣[2]。適制烏龍茶，品質(zhì)優(yōu)異，條索緊結(jié)重實，色澤烏褐綠潤，其制優(yōu)率比水仙和肉桂高，且開采期早，具極佳的經(jīng)濟價值[2－3]。紫牡丹烏龍茶花香顯露，具鐵觀音的香味特征，香氣馥郁綿長，滋味醇厚甘爽，顯“韻味”[3]。但在以往的研究中，未見關(guān)于紫牡丹烏龍茶香氣組成及感官特性的報道。

茶葉揮發(fā)性成分的提取多采用頂空（headspace，HS） 和固相微萃取法 （solid－phase microextraction，SPME）。前者對茶葉中中、低沸點的揮發(fā)性組分有較好的萃取作用，常用于干茶香氣的提取；后者依選取的萃取纖維頭涂層種類不同對揮發(fā)性組分中的極性、非極性或弱極性組分有不同的萃取效用，在茶湯香氣成分的富集萃取中應(yīng)用較多[4-5]。

本文擬采用頂空（HS）和固相微萃取法（SPME）分別提取紫牡丹烏龍茶干茶香氣和茶湯香氣成分，利用GC-MS對其香氣成分進行分析，對比紫牡丹干茶香、茶湯香氣成分的異同，同時結(jié)合感官評價，對紫牡丹的香氣性能進行綜合分析。

1 材料與儀器

紫牡丹烏龍茶：2017年購于武夷山曼亭峰茶葉有限公司，粉碎，過60目篩，備用。

高純氦氣、純水、氯化鈉、無水硫酸鈉（分析純）：國藥集團藥業(yè)股份有限公司。

ME303E分析天平：瑞士梅特勒-托利多儀器有限公司；SPME fiber（50 μm/30 μm DVB/CAR/PDMS）：美國Supelco公司；20 mL頂空進樣瓶、蓋、Agilent 7890A-5975C氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀：美國Agilent公司。

2 試驗方法

2.1 固相微萃取法（SPME）提取茶葉香氣[4-5]

準(zhǔn)確稱取紫牡丹烏龍茶粉末5 g置于250 mL錐形瓶中，加入1.5%的NaCl，向錐形瓶中注入110 g沸水（純水），錐形瓶口用錫箔紙密封，置于60℃水浴鍋中平衡5 min，而后插入SPME吸附針，推出纖維頭，在此溫度下吸附1 h。吸附完成，退出纖維頭，取出SPME吸附針，插入GC前進樣口，解吸5 min，進行GC-MS檢測。樣品進行3次重復(fù)試驗。

2.2 頂空法（HS）提取茶葉香氣[6]

準(zhǔn)確稱取紫牡丹烏龍茶粉末3 g置于20 mL頂空進樣瓶中，加入1.5 g的無水硫酸鈉，混勻，加蓋擰緊密封。將頂空進樣瓶置于頂空進樣器的樣品池中，設(shè)置加熱箱溫度120℃，定量環(huán)溫度140℃，傳輸線溫度150℃，樣品瓶平衡20 min，進行GC-MS檢測，進樣體積1 mL，進樣持續(xù)時間1 min。重復(fù)3次。

2.3 揮發(fā)性香氣成分GC-MS測定條件[7]

色譜條件：DB-5 MS毛細管色譜柱（30 m×250 μm×0.25 μm），載氣 He，載氣為恒流模式，柱流速為1.0 mL/min，平均線速37 cm/s；采用程序升溫模式，起始溫度50℃，保持5 min，以速度3℃/min升到190℃，保持3 min，再以10℃/min升到230℃。進樣口溫度250℃，分流比10∶1。

質(zhì)譜條件：采用全掃描模式采集信號，電離源為EI，電離能量70 eV；接口溫度250℃，離子源溫度250℃，四級桿溫度150℃，掃描質(zhì)量范圍30 amu～400 amu。

2.4 感官評價[8]

挑選7人組成的專業(yè)感官審評人員對紫牡丹烏龍茶（茶湯、干茶）進行聞香評判，選取香氣描述詞，并依描述詞數(shù)量多少選擇出數(shù)個重要的、具有紫牡丹烏龍茶特征性的香氣描述詞，再次審評并打分，取7人評分的平均值作為描述香氣的最終得分，制作雷達指紋圖譜，對比紫牡丹烏龍茶茶湯、干茶香氣性能的差異。

3 結(jié)果與分析

3.1 感官評價

依據(jù)7位專業(yè)感官審評人員對紫牡丹烏龍茶（茶湯、干茶）香氣的盲評選詞，篩選出8個具代表性的香氣描述詞，并據(jù)此描述詞重新審評打分，所有分值取平均值作為最終得分，見表1，繪制樣品香氣指紋圖譜，如圖1。

表1 紫牡丹烏龍茶（茶湯、干茶）的香氣感官評分Table 1 Aroma sensory scores of purple peony oolong tea（tea infusion/dry tea）

圖1 紫牡丹烏龍茶（茶湯、干茶）指紋圖譜Fig.1 The aroma radar fingerprint of purple peony oolong tea（tea infusion/dry tea）

從紫牡丹烏龍茶（茶湯、干茶）的指紋圖譜（圖1）可知，兩者香氣輪廓圖差異顯著，兩者都具有較好的花香、果香、炒香、木香和清香，其中干茶的果香優(yōu)于茶湯，同時干茶具較好的堅果香和焦糖香，具生青味，茶湯香氣中無生青味，堅果香和焦糖香缺失。可能與樣品的物理屬性差異有關(guān)，茶湯和干茶樣品在感官評價過程中存在的介質(zhì)不同，呈現(xiàn)香味相關(guān)的化學(xué)成分在不同介質(zhì)中的釋放性或揮發(fā)性有所差異[9]。茶湯和干茶樣品的綜合感官評價構(gòu)建了紫牡丹烏龍茶的整體香氣特性。

3.2 紫牡丹烏龍茶香氣成分分析

紫牡丹烏龍茶（茶湯、干茶）的總離子流圖如圖2，經(jīng)計算機質(zhì)譜數(shù)據(jù)系統(tǒng)檢索，面積歸一化法確定各成分的相對含量。以正構(gòu)烷烴標(biāo)品（C6～C30）同等GCMS條件下進樣計算樣品組分的相對保留指數(shù)（retain index，RI）。各組分采用 NIST Library （2011 Version）數(shù)據(jù)庫檢索，結(jié)合保留時間、保留指數(shù)、自建數(shù)據(jù)庫及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)品，并參考文獻[7]對檢出成分進行定性分析，同時采用解卷集技術(shù)對共流峰進行數(shù)據(jù)解析，以更準(zhǔn)確的匹配揮發(fā)性香氣的化學(xué)成分。紫牡丹烏龍茶的茶湯、干茶香氣的揮發(fā)性化學(xué)成分如表2。

圖2 紫牡丹烏龍茶（茶湯、干茶）揮發(fā)性香氣成分的總離子流圖Fig.2 Total ion chromatography（obtained by GC-MS analysis）of volatile compounds of purple peony oolong tea（tea infusion aroma/dry tea aroma）

表2 紫牡丹烏龍茶（茶湯、干茶）的香氣成分Table 2 The volatile compositions of purple peony oolong tea（tea infusion aroma/dry tea aroma）

紫牡丹烏龍茶（茶湯、干茶）分別檢出揮發(fā)性香氣成分37和27種，經(jīng)峰面積歸一法定量，鑒定物質(zhì)分別占各自揮發(fā)性物質(zhì)總量的83.43%和79.77%。從表2可以看出，紫牡丹烏龍茶香氣成分（茶湯、干茶）多以中低沸點揮發(fā)性化合物為主，醛類、烯類、醇類，酯類成分較多。對茶葉香氣具重要作用的苯甲醛、芳樟醇氧化物（Ⅰ和Ⅱ），芳樟醇，水楊酸甲酯在茶湯和干茶香氣中均有檢出，但苯乙醛、吲哚和α-法呢烯只在茶湯香氣組分中鑒定得到[10]。高沸點的酯類成分在干茶香氣中占比較多，醇類成分，2-己烯醛，咖啡因只在干茶香氣中檢出，可能高溫條件下有助于此類物質(zhì)的揮發(fā)。相反的是，水相介質(zhì)可能更有利于反式-2-己烯醛、羅勒烯、壬醛等揮發(fā)性物質(zhì)的釋放。

4 結(jié)論與討論

固相微萃取（SPME）和頂空萃取法（HS）能夠較好的提取出紫牡丹烏龍茶的揮發(fā)性香氣成分，樣品前處理簡單，不破壞茶葉特性，較優(yōu)的提取、富集茶葉的原香，沒有人工效應(yīng)物產(chǎn)生，香氣成分檢測準(zhǔn)確完整。SPME和HS法分別從茶湯和干茶香氣兩個方面對紫牡丹烏龍茶的香氣成分進行萃取，經(jīng)GC-MS檢測后進行綜合分析、比較，構(gòu)建了紫牡丹烏龍茶完整的茶葉香氣。醛類、烯類、酯類、醇類等成分是紫牡丹烏龍茶的主要香氣組分，在茶湯和干茶中的組成比例不同，且不同的化學(xué)組分呈現(xiàn)不同的香型。具花香的己醛、苯甲醛、芳樟醇氧化物（Ⅰ和Ⅱ）以及芳樟醇在茶湯和干茶香氣成分中均有檢出，主導(dǎo)了茶湯、干茶中花香的產(chǎn)生，但苯乙醛、吲哚和α-法呢烯在干茶香氣成分中未鑒定出來，可能是導(dǎo)致干茶香氣中花香得分低于茶湯的原因[10]。與之相反的是，干茶的果香優(yōu)于茶湯的，可能與己酸乙酯等酯類成分在干茶揮發(fā)性成分中檢出，但在茶湯中未鑒定得到有關(guān)。干茶揮發(fā)性成分中，1-乙基-1H-吡咯以及糠醛的檢出可能與其具有較好的炒香、堅果香以及焦糖香有關(guān)[11]。另外，反式-4-己烯醇，1-辛烯-3-醇等低沸點醇類物質(zhì)的檢出使干茶具有了生青味。茶湯、干茶的揮發(fā)性香氣成分與感官評價的數(shù)據(jù)相吻合。

綜合紫牡丹烏龍茶茶湯、干茶的揮發(fā)性香氣成分及感官審評的分析結(jié)果，可知紫牡丹烏龍茶具馥郁優(yōu)雅的果香，靈動的花香，同時有飽滿的炒香和焦糖香氣，品質(zhì)較好。紫牡丹揮發(fā)性香氣成分的檢測和分析，能夠有助于茶葉加工過程中加工工藝的改進和不良風(fēng)味的改善，為其香氣性能的研究提供數(shù)據(jù)支撐。